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附加:部分课后答案:
1.什么是程序存储工作方式？答：计算机的工作方式——存储程序工作方式。即事先编写程序，再由计算机把这些信息存储起来，然后连续地、快速地执行程序，从而完成各种运算过程。
2.采用数字化方法表示信息有哪些优点？
用数字化方法表示信息的优点：1）抗干扰能力强, 可靠性高。（2）依靠多位数字的组合，在表示数值时可获得很宽的表示范围以及很高的精度。（3）数字化的信息可以存储、信息传送也比较容易实现。（4）可表示的信息类型与范围及其广泛，几乎没有限制。5）能用逻辑代数等数字逻辑技术进行信息处理，这就形成 了计算机硬件设计的基础。
3.如果有7×9点阵显示出字符A的图像请用9个七位二进制代码表示A的点阵信息。

4.数字计算机的主要特点是什么？（1） 能在程序控制下自动连续地工作； 2|）运算速度快； 3） 运算精度高；（4）  具有很强的信息存储能力； ）  通用性强，应用领域及其广泛。5.衡量计算机性能的基本指标有哪些？
5.衡量计算机性能的基本指标有哪些？ 答：衡量计算机性能的基本指标： （1）基本字长——参加一次运算的数的位数；（2）数据通路宽度——数据总线一次能并行传送的位数； （3）运算速度——可用①CPU的时钟频率与主频，②每秒平均执行指令数，③典型四则运算的时间来表示。（4）主存储器容量——可用字节数或单元数（字数）×位数来表示。 （5）外存容量——常用字节数表示。 （6）配备的外围设备及其性能。 7）系统软件配置。
7.系统软件一般包括哪些部分？列举你所熟悉的三种系统软件。系统软件一般包括操作系统，编译程序、解释程序、各种软件平台等。例如WINDOWS98操作系统，C语言编译程序等，数据库管理系统。
8.对源程序的处理有哪两种基本方式？  对源程序的处理通常有两种处理方式：解释方式和编译方式。
1.将二进制数(101010.01)2 转换为十进制数及BCD码。
解：(101010.01)2 = (42.25)10 = (01000010.00100101)BCD
2.将八进制数(37.2)8转换为十进制数及BCD码. 解:(37.2)8 = (31.25)10 =(00110001.00100101)BCD
3.将十六进制数(AC.E)转换为十进制数及BCD码.
解: (AC.E)16 =(172.875)10 = (000101110010.100001110101)BCD
4.将十进制数(75.34)10转换为8位二进制数及八进制数、十六进制数。
解: (75.34)10 = (01001011.01010111)2 =(213.256)8 =(4B.57)16
    5.将十进制数13/128转换为二进制数.    解: (13/128)10 =(1101/10000000)2 0.0001101)2
    6.分别写出下列各二进制数的原码、补码，字长（含一位数符）为8位。
    (1)0    (2)- 0    (3)0.1010    (4)- 0.1010    (5)1010    (6)-1010
解:                    原码              补码
          0              00000000          00000000
        -0               10000000          00000000
        0.1010          0.1010000         0.1010000  
        - 0.1010      1.1010000         1.0110000
        1010          00001010           00001010
        -1010         10001010           11110110
    7.若X补=0.1010,则X原、真值等于什么?
    解：X补=0.1010，则X原=0.1010，真值 X = 0.1010
    8.若X补=1.1010,则X原、真值等于什么?
    解：X补=1.1010，则X原=1.0110，真值 X = - 0.0110
    9.某定点小数字长16位，含1位符号，原码表示，分别写出下列典型值的二进制代码与十进制真值。
    (1)非0最小正数        (2)最大正数   
    (3)绝对值最小负数     (4)绝对值最大负数
    解:                                二进制代码          十进制真值
        (1)非0最小正数               0.000000000000001      2-15
        (2)最大正数                   0.111111111111111      1-2-15
        (3)绝对值最小负数           1.000000000000001      -2-15
        (4)绝对值最大负数           1.111111111111111      -(1-2-15)
    10.某定点小数字长16位，含1位符号，补码表示，分别写出下列典型值的二进制代码与十进制真值。
    (1)非0最小正数        (2)最大正数   
    (3)绝对值最小负数     (4)绝对值最大负数
    解:                             二进制代码             十进制真值
        (1)非0最小正数        0.000000000000001      2-15
        (2)最大正数            0.111111111111111      1-2-15
        (3)绝对值最小负数    1.111111111111111      -2-15
        (4)绝对值最大负数    1.000000000000000      -1
    11.某浮点数字长16位,其中阶码6位,含1位符号位,补码表示,以2为底;尾数10位(含1位数符),补码表示,规格化。分别写出下列各典型值的二进制代码与十进制真值。
    (1)非0最小正数        (2)最大正数   
    (3)绝对值最小负数     (4)绝对值最大负数
解:                二进制代码             十进制真值
(1)非0最小正数       100000, 0.100000000      
  (2)最大正数         011111, 0.111111111     
  (3)绝对值最小负数     100000, 1.100000000      
  (4)绝对值最大负数     011111, 1.000000000      
    14.减少指令中一个地址码位数的方法是什么?
    答:减少指令中一个地址码位数的方法是采用寄存器寻址方式。
    15.某主存单元的地址码与存储单元内容对应关系如下：
         地址码              存储内容
         1000H               A307H         1001H               0B3FH         1002H               1200H
         1003H               F03CH          1004H               D024H
    (1)若采用寄存器间接寻址读取操作数，指定寄存器R0的内容为1002H，则操作数是多少？ 1200H。
    (2)若采用自增型寄存器间接寻址方式(R0)+，R0的内容为1000H，则操作数是多少？指令执行后R0的内容是什么? 操作数为A307H,指令执行后R0的内容1001H。
    (3)若采用自减型寄存器间接寻址方式-(R1)+读取操作数，R1的内容为1003H，则操作数是多少？指令执行后R1的内容是什么? (3)操作数为F03CHH,指令执行后R0的内容1002H。
    (4)若采用变址寻址方式X(R2),指令中给出形式地址 d = 3H , 变址寄存器R2的内容为1000H，则操作数是多少？(4)操作数为F03CHH。
    16.对I/O设备的编址方法有哪几种？请稍作解释。
    答：对I/O设备的编址方法有两种：外围设备单独编址和外围设备与主存统一编址。
    外围设备单独编址：为I/O接口中的有关寄存器分配I/O端口地址，一般由地址总线若干低位提供I/O端口地址，从而选择某个寄存器进行读/写。 外围设备与主存统一编址。将I/O接口中的有关寄存器与主存单元统一编址,一般由地址码中高端（地址值大）的一段区域分配给I/O端口。
    17.I/O的设置方法有哪几种？请稍作解释。
    答：I/O指令的设置方法有三种： （1）设置专用的I/O指令：指令中的操作码明确规定某种输入/输出操作，CPU寄存器号，I/O端口地址。应用于外围设备单独编址方式。（2）用通用的数据传送指令实现I/O操作：应用于外围设备与主存单元统一编址方式。3）通过I/O处理器或处理机控制I/O操作：应用于采用协处理器或多处理机的系统。
3.用变形补码计算[X]补+[Y]补，并指出是否溢出，说明是正溢还是负溢。
    (1)[X]补=00 110011    [Y]补 = 00 101101
           0 0   1 1 0 0 1 1
   +)    0 0   1 0 1 1 0 1

          0 1   1 0 0 0 0 0
     [X]补+[Y]补=01 100000 , 符号位为01,为正溢。
   (2)[X]补=00 010110    [Y]补 = 00 100101
            0 0   1 1 0 1 1 0
   +)     0 0   1 0 0 1 0 1

           0 1   0 1 1 0 1 1
     [X]补+[Y]补=01 011011 , 符号位为01,为正溢。
    (3)[X]补=11 110011    [Y]补 = 11 101101
           1 1   1 1 0 0 1 1
   +)    1 1   1 0 1 1 0 1

           1 1   1 0 0 0 0 0
     [X]补+[Y]补=11 100000 , 符号位为11,结果正确。
   (4)[X]补=11 001101    [Y]补 = 11 010011
            1 1   0 0 1 1 0 1
   +)     1 1   0 1 0 0 1 1

           1 0   1 0 0 0 0 0
     [X]补+[Y]补=10 100000 , 符号位为10,为负溢。
    3.用变形补码计算[X]补-[Y]补，并指出是否溢出，说明是正溢还是负溢。
    (1)[X]补=00 110011    [Y]补 = 00 101101
    解：[-Y]补=11 010011
           0 0   1 1 0 0 1 1
   +)    1 1   0 1 0 0 1 1

          0 0   0 0 0 1 1 0
     [X]补-[Y]补=00 000110 , 符号位为00,结果正确。
    (2)[X]补=00 110011    [Y]补 = 11 010011
    解：[-Y]补=00 101101
           0 0   1 1 0 0 1 1
   +)    0 0   1 0 1 1 0 1

           0 1   0 0 0 0 0 0
     [X]补-[Y]补=01 000000 , 符号位为01,为正溢。
    (3)[X]补=00 100011    [Y]补 = 00 110100
    解：[-Y]补=11 001100
            0 0   1 1 0 0 1 1
   +)     1 1   0 0 1 1 0 0

            1 1   1 1 1 1 1 1
     [X]补-[Y]补=11 111111 , 符号位为11,结果正确。
    (4)[X]补=00 101010    [Y]补 = 11 110111
    解：[-Y]补=00 001001
           0 0   1 0 1 0 1 0
   +)    0 0   0 0 1 0 0 1

           0 0   1 1 0 0 1 1
     [X]补-[Y]补=00 110011 , 符号位为00,结果正确。
8. 微命令——构成控制信号序列的最小单位。例如打开或关闭某个控制门的电位信号，某个寄存器的打入脉冲等。
 同步控制方式——同步控制方式是这样一种时序控制方式：各种操作都由统一的时序信号同步定时，它的主要特征是有固定的时钟周期划分。这意味着什么时间执行什么操作是事先安排好的。一个基本操作占用一个时钟周期（节拍），某个操作发生的时刻由相应的脉冲边沿定时。
指令周期——指令周期是从取指令、分析指令到执行完该指令所需的时间。不同的指令，其指令周期长短可以不同。 
机器周期——在组合逻辑机控制器中，通常将指令周期划分为几个不同的阶段，每个阶段所需的时间，称为机器周期。例如，取指令周期、存储器读周期、存储器写周期等。
时钟周期——一个机器周期的操作一般需分为几步完成。因此，将一个机器周期划分为若干相等的时间段，每个时间段内完成一步基本操作，这个时间段用一个电平信号宽度对应，称为节拍或时钟周期。
指令流程——指令流程体现了计算机工作原理中一个核心内容：CPU究竟怎样执行指令流程？一般是给出一条特定的指令，以模型机CPU内部组成为背景，用寄存器传送级语句描述其读取与执行流程。
微指令——若干微命令的组合，以编码形式存放在控制存储器的一个单元中，控制实现一步操作。一条微指令的功能就是给出完成指令某步操作所需的微操作控制信号和后继微指令地址。
微程序——一条微指令包含的微命令控制实现一步（一个时钟周期）机器操作；若干条微指令组成一小段微程序，解释实现一条机器指令；控制存储器中的微程序能解释实现全部指令系统。
微周期——通常指从控制存储器读取一条微命令并执行相应的微操作所需的时间。
直接控制编码——是指微指令的微命令字段中的每一位都代表一个微命令。设计微指令时，选用或不选用某个微命令，只要将表示该微命令的对应位设置成1或0就可以了。
分段直接译码法——将微指令的微命令字段分成若干小段，把相斥性微命令组合在同一段中，而把相容性微命令组合在不同的段中，每个字段独立编码，每种编码代表一个微命令，且各字段编码单独定义，与其它字段无关，这被称为分段直接译码法。
分段间接译码法——是在直接译码法的基础上，进一步缩短字长的一种编码方法。在这种编码法中，一个字段的含义不仅取决于本字段编码，还兼由其它字段来解释，以便使用较少的信息位表示更多的微命令。
增量方式——与工作程序用程序计数器产生指令地址相似。在微程序控制器中，可设置一个微程序计数器μPC，在顺序执行指令时，后继微指令地址由现行微地址（即μPC的内容）加上一个增量（通常为1）来形成，遇到转移时，由微指令给出转移微地址，使微程序按新的顺序执行。
断定方式——指后继地址可由程序设计者指定，或者根据微指令所规定的测试结果直接决定后继微地址的全部或部分值。
垂直型微指令——垂直型微指令的特征是微指令较短，微指令的并行操作那里有限，一般一条微指令只能控制数据通路的一二种信息传送操作。
水平型微指令——它有如下特征：微指令较长，微指令中的微操作具有高度的并行性，微指令编码简单。优点是执行效率高，灵活性好，微程序条数较少。
9.试说明模型机中下列寄存器是作用：    通用寄存器，暂存器，IR，PC，MAR，MDR
 答：通用寄存器——是一组可编程访问，具有多种功能的寄存器。本身在逻辑上只具有接收信息、存储信息和发送信息的作用，但通过编程与运算部件的配合可以实现多种功能，如可为ALU提供操作数并存放运算结果，也可用作变址寄存器、地址指针和计数器等。
暂存器——用来暂存从主存储器读出的数据以及从ALU输出端输出的运算结果。
IR——用来存放当前正在执行的一条指令。PC——提供指令的地址，即指示程序的进程。当现行指令执行完毕后，由PC提供后继指令的地址，并送往地址寄存器MAR。MAR——用于存放CPU访问主存或I/O接口的地址。MDR——用于存放CPU于主存或I/O接口之间传送的数据。
10.模型机的脉冲型微命令有哪些？
答：模型机中的脉冲型微命令有：CPR0，CPR1，CPR2，CPR3，CPIR，CPPC，CPSP，CPMDR，CPMAR，CPD，CPC，CPZ  。
11.何谓组合逻辑控制器？何谓微程序控制器？试比较它们的优缺点。
CPU通过组合逻辑电路产生微命令，相应的控制器称为组合逻辑控制器。优点：速度快。缺点：设计较凌乱，不易修改扩充，应用于快速CPU中。
CPU采用微程序控制方式来产生微命令，相应的控制器称为微程序控制器。 优点：设计比较规整，易于修改扩充。缺点：速度较组合逻辑控制器慢。
12.拟出下述指令的读取与执行流程：
1)MOV  R0，R2
 解：FT0    PC→MAR,FT1   M→MDR→IR，PC+1→PC,ST0 R2→C,ET0 C→R0,
2)MOV  R1,(PC)+
 解：FT0PC→MAR, FT1   M→MDR→IR，PC+1→PC,ST0 PC→MAR,ST1 M→MDR→C,ST2   PC+1→Z
ST3   Z→PC, ET0 C→R0
第6章 习题六
1. 在三级存储体系中，主存、外存和高速缓存各有什么作用？各有什么特点？
答：主存储器用来存放需CPU运行的程序和数据。外存用来存放暂不运行但需联机存放的程序和数据。Cache用来存放当前运行的程序和数据。 主存存储容量较大，速度较快，但价格较贵。外存容量可以很大，速度慢，价格便宜。Cache存储容量较小，速度最快，价格最贵。
2.主存容量可以用哪些指标来描述？答；主存容量可以用字节数或单元数×位数来描述。
  3.什么的随机存取方式？哪些存储器采用随机存取方式？  答：所谓随机存取方式，是指能按地址直接访问存储器中的任一单元，访问时间与地址无关。Cache与主存采用随机存取方式。
 4. 什么的顺序存取方式？哪些存储器采用顺序存取方式？  答：所谓顺序存取方式，，信息是以文件或数据块的形式顺序存放，信息在载体上没有唯一对应的地址。存取时按顺序地找到所需文件、数据块的位置。存取时间的长短与信息在载体上的位置有关。磁带采用顺序存取方式。
5. 什么的直接存取方式？哪些存储器采用顺序存取方式？ 答：所谓直接存取方式，当要存取所需信息时，第一步直接指向整个存储器中的某一个小区域；第二步在小区域内顺序检索或等待，直到找到目的地再进读写。其存取时间与信息所在的位置有关。磁盘采用直接存取方式。
6. 什么是静态存储器？它采用什么原理存储信息？  答：静态存储器是在计算机的运行过程中不需要刷新的半导体存储器，一旦通电，就长期保存信息。它是依靠触发器的两个稳定状态来存储信息的。
7. 什么是静态存储器？它采用什么原理存储信息？ 答：动态存储器是在计算机的运行过程在需要不断刷新的半导体存储器，计算机运行期间需定期地向存放“1”的电容重新充电以补充沿泄露通路泄露掉的电荷。动态存储器是依靠电容是的电荷存储信息的。
8. 什么是刷新？刷新周期的安排有哪几种方式？
答：动态刷新是指定期地向存放“1”的电容重新充电以补充沿泄露通路泄露掉的电荷。刷新周期的安排有三种方式：集中刷新方式、分散刷新方式、异步刷新方式。
9. 某半导体存储器容量为16K×8位，可选用RAM芯片（2K×4位/片）。地址总线A15～A0（低），双向数据总线D7～D0（低），读写控制信号R/W，片选低电平有效。请设计并画出该存储器逻辑图，给出芯片地址分配和片选逻辑式，注明地址线、数据线、读/写控制线及片选信号的连接。
解：（1）计算芯片数  扩展位数：用两片2K×4位的芯片相连接，可扩展容量至2K×8位； 扩展单元数：用8组这样的芯片（2K×8位）可将容量最终扩展为16K×8位；由此计算出需要16片2K×4位的芯片。6K×8位的容量，需用8片2K×4位/片的芯片。
第7章 习题七
. 什么是并行接口？什么是串行接口？ 答：所谓并行接口是指，接口与系统总线之间，接口与外设之间均按并行方式传送数据。它需要多根传送线，同时传送若干位数据，传送速度快。 所谓串行接口是指，接口与外部设备之间采用串行方式传送数据，接口与系统总线之间仍按并行方式进行传送，接口与外设之间只需一根传送线，分时逐位地传送数据。传送速度慢。
2. 什么是总线？系统总线与外总线在功能、信号组成是有什么区别？  答：总线是一组能为多个部件分时共享的信息传送线路。它可以连接多个部件，某一时刻只能有一个部件可通过总线发送数据，但可将该数据传送至一个或同时传送至多个部件。 系统总线用来连接计算机系统内各大功能部件，如CPU、主存、I/O接口，或连接系统内的各个插件板。系统总线一般包括地址线、数据线和控制信号线。外总线用来连接多个计算机系统，或连接计算机系统与其它设备。系统总线大致包括下列类型的信号：电源与地、地址、数据，同步定时信号或异步应答信号，数据传送控制信号、中断请求与批准信号，总线请求与批准、系统复位等。
3. 同步总线、异步总线和扩展同步总线各有什么特点？分别用在哪些场合？答：同步总线传送操作由统一的同步时序信号控制，它适用于系统内部各部件之间传送时间差异较小、传送时间确定、传送距离较短的场合，例如，CPU总线和局部总线往往采用同步总线。异步总线根据各部件的实际需要，以异步应答方式控制总线传送操作，常用于各部件传动速度差异较大、传送距离较长、传送时间不确定的场合，例如外总线多为异步总线。同步扩展总线采用以同步方式为基础的做法，使异步事件同步化，其总线长度周期不是确定的，而是根据需要灵活调整，故时间利用率高，系统总线常采用同步扩展总线。
4. 什么是程序中断方式？它有什么特点？应用在哪些场合？ 答；程序中断方式是指：CPU在执行程序的过程中，若遇到中断请求则暂时停止现行程序的执行，转去执行中断服务程序，当处理完毕后返回原程序继续执行。程序中断方式的特点是程序切换和随机性。     程序中断方式的运用场合：（1）处理中、低速I/O操作，实现主机与外设的并行工作；（2）处理故障；（3）进行实时处理；（4）使用软中断；（5）实现人机对话；（6）实现多机通信。
5. 什么是向量中断？什么是非向量中断？ 答：向量中断是指：将各个中断服务程序的入口地址（中断向量）组织在中断向量表中。当CPU响应中断时，由硬件直接产生对应于中断源的向量地址，按该地址访问向量表，取得服务程序的入口地址，转入相应的中断服务程序。 非向量中断是指：将各个中断服务程序的入口地址编写在一个查询程序中。当CPU响应再时，按固定地址转入查询程序执行，查找并确定中断源，再由查询程序切换到相应的中断服务程序。
6. 什么是中断向量、中断向量表、向量地址？ 答：中断向量是指中断服务程序的入口地址和服务程序的状态字。中断向量表是指集中存放中断向量的一张一维表。向量地址是指访问中断向量表的存储器地址。
7. 中断接口由哪几部分组成？各部分的功能是什么？  答：中断接口由以下几部分组成：（1）寄存器选择逻辑。其功能是对接口中的寄存器寻址，选择逻辑对系统总线送来的地址译码后形成一组选择信号，选中某个寄存器供CPU访问。 （2）命令字寄存器。其功能是接收CPU送来的命令字，转换为一组操作命令后由接口送往设备。3）状态字寄存器。其功能是反映设备和接口的状态，及时将设备和接口的有关状态信息传送给CPU，以便CPU分析、判断后作出相应的处理。（4）数据缓冲寄存器。其功能是暂时存放主机和外设需要交换的数据，起到数据缓冲的这样，使主机和外设能够实现速度匹配。（5）控制逻辑。中断接口中的中断控制逻辑设置有中断请求信号产生逻辑，以实现设备对CPU 的中断请求。串行接口中的还需移位逻辑和控制时序，实现串-并转换及移位等功能。（6）公用的中断控制器。其功能是接收各接口产生的中断请求信号，经过屏蔽和判优，形成公共的请求信号INT送往CPU。在收到CPU发来的中断响应信号INTA后，中断控制器又通过数据总线，向CPU送出获得响应的中断源的类型号。 
8. 以向量中断为例，简述从申请中断到转入中断服务程序的过程。答：当设备完成一次操作，便可通过接口中的中断请求触发器向CPU提出中断请求。CPU接到中断请求信号后时。如果处于开中断状态，并且也未出现更高级别的请求，便在当前指令结束时响应中断，进入中断响应周期，在中断响应周期发中断响应信号，查询中断源，CPU将中断请求响应信号INTA送往中断源，通知中断源送出相应的中断类型号；然后关中断；保存断点；CPU接收中断控制器送来的中断类型号，将它转换为对应的向量地址，再按向量地址访问中断向量表，读取相应的服务程序入口地址，转入中断服务程序。
      9. 多重中断处理过程与单级中断处理过程有什么不同？
      答：多重中断处理过程包括：保护现场→送新屏蔽字，开中断→具体服务→关中断→恢复现场→开中断，返回。单重中断包括：保护现场→具体服务→恢复现场→开中断，返回。单重中断没有送屏蔽字、开中断及关中断的过程。
      10. 什么是DMA方式？它有什么特点？运用在哪些场合？
      答：DMA方式是直接依靠硬件在主存与设备之间传送数据，在此期间不需要CPU干预。其特点是随机性、更高的并行性、传送速度快及操作简单。应用场合：（1）用于磁盘等高速外存的数据块传送；（2）用于高速通信设备的数据帧传送；（4）用于高速数据采集；（4）用于动态存储器刷新。
      11. DMA过程包括哪三个阶段？各阶段分别完成哪些操作？
      答：DMA过程包括以下三个阶段：初始化阶段、DMA传送阶段、善后处理阶段。
      在初始化阶段，由程序解决传送方向、主存首址、交换量、外设寻址信息等初始化信息。在DMA传送阶段，由硬件完成DMA请求，DMA响应和DMA传送。在善后处理阶段，由接口提出中断请求，CPU响应中断后，执行中断服务程序，判断传送的数据是否正确。如有误，则作相应处理；或重新初始化，准备下一次传送等等。

6.用无符号数一位乘法计算X×Y，写出规范的运算过程。
    （1）X=1001    Y=1101

    （2）X=1101    Y=1111

(3)X=1010    Y=1001